기술

“아무것도” 사진을 찍는 것이 천문학을 어떻게 변화시켰습니까?

이 인공 손가락은 높은 정확도로 다른 재료의 유형을 인식합니다.

과학자들은 표면을 만지면 90% 이상의 정확도로 다양한 물질의 유형을 인식할 수 있는 인공 손가락을 만들었습니다. 이 인공 손가락에 사용된 기술은 Read more

Lenovo의 Xiaoxin Pad Pro 2022 태블릿은 곧 다양한 색상으로 출시될 예정입니다.

Lenovo는 공식 Weibo 페이지에서 Xiaoxin Pad Pro 2022 태블릿에 대한 정보를 공유했습니다. 이 회사의 발표에 따르면 이 장치는 녹색, 회색, Read more

7월 11일, 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 기록한 가장 깊은 천체 사진이 공개되어 전 세계가 경악했습니다. SMACS 0723이라는 은하단의 배경에는 이미지가 46억 년 전으로 거슬러 올라가며, 모양과 크기가 다른 수천 개의 은하가 우주의 어둠 속에서 빛나는 다이아몬드처럼 빛나고 있습니다. 이 먼 표지 중 일부는 우주가 겨우 몇 억 년이었을 때 빛나고 있었습니다. 먼 우주 섬에 도달하고 빅뱅 근처에서 여행을 시작한 광자를 수집하는 것을 포함하여 이 업적의 경로를 이해하면 깊은 필드의 관찰을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

최초의 James Webb Deep Space Telescope 월페이퍼의 기원은 1990년대 초와 허블 우주 망원경의 출시로 거슬러 올라갑니다. 그 당시 심야 관측 프로젝트는 아직 초기 단계였습니다. 허블은 원래 표적 관측을 위해 설계되었으며 천문학자들은 이 망원경을 사용하여 광원의 밝기를 기반으로 하늘의 특정 부분을 관찰해야 했습니다. 그러나 허블은 또한 천문학자들의 목표 바로 앞에 있는 깊은 필드를 촬영할 수 있는 능력을 가지고 있었습니다. 이러한 유형의 관찰을 위해 천문학자들은 가시광선이 없는 하늘의 영역을 향해 망원경을 배치합니다. 우주의 깊이에 도달하는 매우 긴 노출 시간과 그들은 희미한 광원의 관찰을 사용합니다. 그 당시 허블은 딥 필드 이미징을 위한 최고의 장비였습니다.

그러나 모든 사람들이 깊은 필드의 관찰에 동의하지는 않았습니다. 존 바칼 1990년 과학 저널에 실린 고급 연구 연구소의 동료들과 그의 동료들은 허블의 깊은 배경 이미지가 지상 망원경보다 더 많은 은하를 보여주지는 않는다고 지적했습니다. Bahcal은 태양 중성미자 문제에 대한 해결책과 초대질량 블랙홀 주변의 별 분포 계산으로 가장 잘 알려져 있습니다. 그는 1970년대의 원래 설계부터 출시까지 허블 망원경의 개발에 중요한 역할을 했습니다. Bahcal은 Hubble의 깊은 필드가 새로운 은하 집단을 나타내지 않을 것이라고 믿었지만 그러한 이미지는 희미한 은하의 형태와 크기, 퀘이사의 통계를 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다.

1995년에 촬영된 최초의 허블 우주 망원경 “심층장” 이미지(왼쪽)와 제임스 웹 우주 망원경의 첫 번째 유사한 이미지(오른쪽)의 비교. 두 이미지 모두 하늘의 거의 같은 영역을 다루지만 다른 은하군을 포함하고 있습니다. 예를 들어 Webb Telescope는 우주의 시간을 더 많이 다루며 초기 우주보다 오래된 은하를 보여줍니다.

이러한 기대는 허블을 이용한 심층 영상 촬영의 필요성을 억제했습니다. 이 때문에 망원경의 광학 수리가 끝난 1995년 겨울 방학 무렵에 처음으로 심야를 촬영하려는 시도가 있었다. 망원경은 큰곰자리 하늘의 작은 부분에 대해 10일 동안 노출되었습니다. 몇 주 후 천문학자들은 Deep North Field로 알려진 최종 이미지를 보고 크리스마스 선물을 받았습니다.

우리 은하에 있는 별들의 수가 표적 지역에 매우 적었기 때문에 허블 망원경은 마치 관찰자가 핀홀을 들여다보는 것처럼 우주 깊숙한 곳을 들여다보았다. 이 망원경은 다양한 모양과 크기의 약 3,000개의 희미한 은하를 관찰했으며 그 중 일부는 지구에서 120억 광년 떨어져 있습니다. 허블의 임무는 우주를 탐험할 뿐만 아니라 시간을 연구하고 초기 우주 시대에 수십억 년 전에 존재했던 별에서 빛을 수집하는 것이었습니다. Hubble Deep 배경 화면은 빠르게 상징적인 이미지가 되었습니다.

그러나 근본적인 질문이 제기되었습니다. 깊은 필드 북쪽 이미지의 은하계로 가득 찬 영역이 정상입니까? 아니면 천문학자들이 운이 좋게도 망원경으로 은하로 가득 찬 한 지점을 가리킬 수 있었습니까? 1998년에 허블 망원경은 깊은 필드의 남쪽 이미지를 포착했습니다. 이 사진의 노출은 이전 사진과 비슷했지만 이번에는 망원경이 첫 번째 지점에서 가장 멀리 떨어진 남반구 하늘을 바라보고 있다는 차이점이 있습니다. 새로운 이미지는 우주가 이전에 생각했던 것보다 특히 먼 곳에서 더 많은 은하계로 가득 차 있음을 증명합니다. 과학적 가치 외에도 허블의 깊은 분야는 기술적 도전을 드러냈습니다. 이 이미지는 10,000개 이상의 은하를 다루었으며, 이는 천문학자들에게 최초의 빅 데이터 도전 과제였습니다.

허블 망원경과 제임스 웹 망원경

지구 저궤도의 우주왕복선에서 본 허블 우주 망원경(위) 제임스 웹 우주 망원경이 지구에서 150만 킬로미터 이상 떨어진 곳에서 촬영한(아래).

딥 필드 이미징은 가시 스펙트럼에 국한되지 않습니다. 세 번째 천년기가 시작될 무렵, 우주는 찬드라 X선 망원경에서 처음으로 깊고 활기찬 이미지를 준비하고 있었습니다. 1999년 7월 발사되어 오늘날까지 계속 운용되고 있는 NASA의 혁신적인 망원경. 찬드라의 깊은 필드 남쪽 이미지는 은하수의 수소 구름과 먼지 창인 록맨 홀(Lockman Hole)의 하늘 일부에서 약 100만분의 1초의 노출 시간으로 캡처되었습니다. 찬드라의 깊은 배경 남쪽의 이미지는 이상한 우주를 드러냈습니다. 일부는 멀리 떨어져 있는 수백 개의 블랙홀입니다. 이 이미지는 허블 이미지만큼 눈길을 끌지는 못했지만 많은 과학적 정보를 담고 있었습니다. 이 필드는 X선 스펙트럼에서 가장 깊은 필드를 생성하는 총 700만 초의 노출로 Chandra에 의해 다시 이미지화되었습니다. 2003년에는 500개 이상의 X선 소스가 포함된 Chandra Deep North Image가 출시되었습니다.

허블에 고급 매핑 카메라와 같은 장비가 추가되면서 허블 딥 스페이스 월페이퍼가 2006년에 출시되었습니다. 이 역사적인 이미지에는 수천 개의 은하가 포함되어 있으며 그 중 일부는 10억 년 미만이었습니다. 매우 깊은 장은 은하의 형성 역사에 대한 전례 없는 세부 사항을 제공했습니다. 멀리 있는 은하는 가까운 은하는 보다 작고 불규칙하게 보였고, 이 관찰은 은하 진화 이론을 뒷받침하는 근거가 되었습니다.

울트라 딥 필드는 가시 파장에서 캡처할 수 있는 가장 깊은 이미지입니다. 은하는 너무 멀리 떨어져 있으면 가시광선이 가시광선 스펙트럼에서 적외선 스펙트럼으로 전달됩니다. 이 현상은 우주의 팽창으로 인해 거대한 은하간 거리를 이동하는 빛의 파장 길이가 늘어나는 우주적 적색편이 효과의 결과입니다.

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이 설명으로 인해 적외선 카메라는 공간과 시간의 더 먼 거리를 관찰하는 데 필요했습니다. 허블 망원경에 근적외선 카메라가 추가되면서 2009년에 원적외선 분야가 출시되었습니다. 이 사진은 빅뱅 이후 6억 년 만에 빛나는 은하를 보여주었다. 10년 후인 2019년에 NASA의 스피츠 적외선 우주 망원경이 또 다른 깊은 필드를 공개했습니다. 두 이미지 모두 우주 규모의 은하를 발견하는 데 유익한 결과를 가져왔습니다.

마지막으로, 허블의 프론티어 필드 캠페인은 James Webb의 첫 번째 딥 필드 이미지의 선구자가 된 새로운 딥 필드 이미징 기능을 제공했습니다. 2017년에 종료된 관측 캠페인 동안 허블은 6개의 주요 은하단을 목표로 삼았습니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 질량 밀도는 빛의 경로를 따라 구부러질 수 있으며 따라서 중력 렌즈라고 하는 효과로 배경 광원에서 받는 빛을 증폭합니다. 따라서 이 은하단은 먼 관찰을 위한 현미경으로 사용되었습니다.

은하로 가득 찬 이미지 외에도 프론티어 필드 이미지에는 은하단에서 훨씬 더 멀리 떨어진 배경 은하의 이미지가 향상되거나 늘어나는 이상한 빛의 호가 포함되어 있습니다. 이 은하는 너무 희미해서 허블에서 직접 관측할 수 없습니다. 이 이미지는 가장 먼 은하와 중력 렌즈로 변형된 최초의 초신성을 보여줍니다.

사진이 등장한 지 거의 200년이 지났습니다. 그 당시 인간은 처음으로 광자를 가두어 이미지를 기록할 수 있었습니다. 오늘날 지구 너머 수백만 킬로미터 떨어진 우주 망원경의 고도로 정교한 카메라는 우주에 대한 우리 지식의 한계를 확장하고 공간과 시간에 대한 새로운 창을 엽니다. 이 두 발명품 사이에는 비교적 짧은 시간이 있지만 둘 다 인간의 눈에는 보이지 않는 것을 보고 자연을 이해한다는 동일한 목표를 위해 설계되었습니다.

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